論文の概要: Breaking the Rate-Loss Bound of Quantum Key Distribution with
Asynchronous Two-Photon Interference
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.11635v3
- Date: Tue, 26 Apr 2022 08:17:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-03 20:32:34.457165
- Title: Breaking the Rate-Loss Bound of Quantum Key Distribution with
Asynchronous Two-Photon Interference
- Title（参考訳）: 非同期2光子干渉による量子鍵分布のレートロス境界の破れ
- Authors: Yuan-Mei Xie, Yu-Shuo Lu, Chen-Xun Weng, Xiao-Yu Cao, Zhao-Ying Jia,
Yu Bao, Yang Wang, Yao Fu, Hua-Lei Yin, Zeng-Bing Chen
- Abstract要約: 新しい量子鍵分配プロトコルは、位相トラッキングや位相ロックなしでも秘密鍵容量を超えることができる。
我々の研究は、実用的なスケーラブルな量子通信ネットワークの候補として有望なものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.81040156666027
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Twin-field quantum key distribution can overcome the secret key capacity of
repeaterless quantum key distribution via single-photon interference. However,
to compensate for the channel fluctuations and lock the laser fluctuations, the
techniques of phase tracking and phase locking are indispensable in experiment,
which drastically increase experimental complexity and hinder free-space
realization. Inspired by the duality in entanglement, we herein present an
asynchronous measurement-device-independent quantum key distribution protocol
that can surpass the secret key capacity even without phase tracking and phase
locking. Leveraging the concept of time multiplexing, asynchronous two-photon
Bell-state measurement is realized by postmatching two interference detection
events. For a 1 GHz system, the new protocol reaches a transmission distance of
450 km without phase tracking. After further removing phase locking, our
protocol is still capable of breaking the capacity at 270 km. Intriguingly,
when using the same experimental techniques, our protocol has a higher key rate
than the phase-matching-type twin-field protocol. In the presence of imperfect
intensity modulation, it also has a significant advantage in terms of the
transmission distance over the sending-or-not-sending type twin-field protocol.
With high key rates and accessible technology, our work provides a promising
candidate for practical scalable quantum communication networks.
- Abstract（参考訳）: ツインフィールド量子鍵分布は、単一光子干渉によるリピータレス量子鍵分布の秘密鍵容量を克服することができる。
しかし, チャネル揺らぎを補償し, レーザー揺らぎをロックするためには, 実験において位相追跡と位相ロックのテクニックが不可欠であり, 実験の複雑さを劇的に増やし, 自由空間の実現を妨げている。
エンタングルメントの双対性に着想を得て,位相トラッキングや位相ロックなしでも秘密鍵容量を超過できる非同期計測デバイス非依存量子鍵分配プロトコルを提案する。
時間多重化の概念を生かした非同期2光子ベル状態測定は、2つの干渉検出イベントを延期することで実現される。
1GHzのシステムでは、新しいプロトコルは位相トラッキングなしで450kmの伝送距離に達する。
さらに位相ロックを取り除いた後、我々のプロトコルは270kmでキャパシティを壊すことができる。
興味深いことに、同じ実験手法を使用する場合、このプロトコルは位相マッチング型ツインフィールドプロトコルよりも高いキーレートを持つ。
不完全強度変調の存在下では、送受信型ツインフィールドプロトコルよりも伝送距離の点で大きな利点がある。
高い鍵レートとアクセス可能な技術により、本研究は実用的なスケーラブルな量子通信ネットワークの候補を提供する。
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